RU2005372C1

RU2005372C1 - Method for mixing substances and device for its realization

Info

Publication number: RU2005372C1
Authority: RU
Inventors: Р.Г. Нуруллин; Риннат Галеевич Нуруллин; А.Х. Зимагулов; Анас Хафизович Зимагулов
Original assignee: Риннат Галеевич Нуруллин; Анас Хафизович Зимагулов
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1991-07-08
Publication date: 1994-01-15

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: method involves periodic agitation of components to be mixed by mixer actuator with variable angular speed. For this purpose intermittent rotary motion is applied to mixer shaft, components to be mixed are subjected to action of periodic forces and are brought into oscillatory motion in horizontal and vertical directions. Drive of mixer is made in the form of transmission with traction member. Transmission includes driving and driven pulleys and also elliptical tension pulley. Driving and tension pulleys are passed over by traction member and driven pulley is engaged with traction member depending on position of elliptical tension pulley. EFFECT: intensification of processes of mixing components and dissolving them in each other. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к технике смешивания жидких и сыпучих веществ. The invention relates to mechanical engineering, in particular to a technique for mixing liquid and granular substances.

Известен способ смешивания веществ, включающий операции заправки резервуара сыпучими и жидкими компонентами, размешивания мешалкой, причем рабочий орган механической мешалки вращают с постоянной угловой скоростью. A known method of mixing substances, including the operation of filling the tank with bulk and liquid components, stirring with a mixer, and the working body of the mechanical mixer is rotated at a constant angular speed.

Известны устройства для смешивания веществ, смонтированные на прицепном садовом вентиляторном опрыскивателе ОВС-В и включающие резервуар с указателем уровня жидкости и горловиной для засыпки сыпучих компонентов, пропеллерную мешалку с механическим приводом через редуктор. Known devices for mixing substances mounted on a trailed garden fan sprayer OVS-B and comprising a tank with a liquid level indicator and a neck for filling bulk components, a propeller mixer with a mechanical drive through a gearbox.

Известен также реактор для перемешивания вязких и жидких продуктов, растворения и смешивания твердых веществ в жидкостях, содержащий корпус с паровой рубашкой, крышку, привод, мешалку и электрооборудование. Корпус представляет собой емкость из нержавеющей стали с патрубками для спуска конденсата и выгрузки готового продукта, привод мешалки состоит из электродвигателя и редуктора, а мешалки представляет собой вал с укрепленными на нем лопастями. Also known is a reactor for mixing viscous and liquid products, dissolving and mixing solids in liquids, comprising a housing with a steam jacket, a lid, a drive, a stirrer and electrical equipment. The case is a stainless steel tank with nozzles for draining condensate and unloading the finished product, the mixer drive consists of an electric motor and gearbox, and the mixer is a shaft with blades mounted on it.

Однако известный способ смешивания компонентов веществ обладает следующими недостатками, обусловленными постоянством угловой скорости вращения рабочего органа мешалки:
а) при вращении мешалки формируется устойчивое (ламинарное) постоянное движение жидкости, слои которого не взаимопроникают друг в друга и плохо перемешиваются друг с другом, компоненты веществ по этой причине смешиваются экстенсивно;
б) твердые компоненты веществ при смешивании с жидкими скапливаются по краям резервуара и в середине по оси вала мешалки, так как они в этих зонах не растворяются из-за малой величины скорости жидкости.However, the known method of mixing components of substances has the following disadvantages due to the constancy of the angular velocity of rotation of the working body of the mixer:
a) during the rotation of the stirrer, a stable (laminar) constant movement of the liquid is formed, the layers of which do not interpenetrate into each other and mix poorly with each other, the components of the substances for this reason are mixed extensively;
b) solid components of substances, when mixed with liquid, accumulate along the edges of the tank and in the middle along the axis of the mixer shaft, since they do not dissolve in these zones due to the small velocity of the liquid.

Известный реактор для смешивания и растворения веществ кроме указанных по известному способу недостатков имеет дополнительно такие, как сложность привода (наличие многоступенчатого редуктора), невозможность получения переменной угловой скорости вращения мешалки. The known reactor for mixing and dissolving substances, in addition to the disadvantages indicated by the known method, also has the complexity of a drive (the presence of a multi-stage gearbox), the inability to obtain a variable angular speed of rotation of the mixer.

Целью изобретения является интенсификация процесса смешивания компонентов веществ и растворения их друг в друге путем периодического воздействия на компоненты рабочим органом мешалки с различной угловой скоростью. The aim of the invention is to intensify the process of mixing the components of substances and dissolving them in each other by periodically exposing the components to the components of the working body of the mixer with different angular speeds.

Указанная цель достигается тем, что в способе смешивания веществ, включающим операции заправки резервуара сыпучими и жидкими компонентами, размешивания рабочими органами вращающейся мешалки, валу мешалки задают прерывисто - вращательное движение и воздействуют мешалкой периодически на компоненты веществ с переменной угловой, скоростью, придают массам смешиваемых веществ колебательное движение по горизонтали и вертикали. This goal is achieved by the fact that in the method of mixing substances, including the operation of filling the tank with bulk and liquid components, stirring the working bodies of a rotating mixer, the mixer shaft is given an intermittent-rotational movement and the mixer periodically acts on the components of the substances with a variable angular velocity, give the masses of mixed substances horizontal and vertical oscillatory motion.

Режим по угловой скорости мешалки поддерживают от значения О до максимального значения ω₂ _max= (1-ε)

, где ω ₂ _макс - максимальное значение угловой скорости ведомого шкива (мешалки);
ε - коэффициент скольжения;
ω₁ - угловая скорость вращения ведущего шкива;
D₁ - диаметр ведущего шкива;
D₂ - диаметр ведомого шкива.The angular velocity mode of the mixer is maintained from the value of O to the maximum value of ω ₂ _max = (1-ε)

where ω ₂ _max is the maximum value of the angular velocity of the driven pulley (mixer);
ε is the slip coefficient;
ω ₁ - the angular velocity of rotation of the drive pulley;
D ₁ - the diameter of the drive pulley;
D ₂ - the diameter of the driven pulley.

В устройстве для смешивания веществ, содержащем резервуар с отверстиями для загрузки и выгрузки веществ, мешалку и привод мешалки, привод мешалки выполнен в виде передачи с тяговым органом, состоящей из ведущего и ведомого шкивов, а также натяжного эллиптического шкива, причем ведущий и натяжной шкивы охвачены тяговым органом, а ведомый шкив находится в зацеплении с тяговым органом непостоянно в зависимости от положения натяжного эллиптического шкива. В одном из вариантов устройства вал мешалки может быть размещен вертикально, а передача привода - в горизонтальной плоскости на корпусе резервуара. In the device for mixing substances containing a tank with holes for loading and unloading substances, the mixer and the drive of the mixer, the drive of the mixer is made in the form of a transmission with a traction body consisting of a drive and driven pulleys, as well as a tension elliptical pulley, and the drive and tension pulleys are covered traction body, and the driven pulley is engaged with the traction body inconsistently depending on the position of the tension elliptical pulley. In one embodiment of the device, the mixer shaft can be placed vertically, and the drive transmission in a horizontal plane on the tank body.

На фиг. 1 схематически представлен общий вид устройства для смешивания веществ; на фиг. 2 - устройство для смешивания веществ в положении, когда тяговый орган не находится в соприкосновении с ведомым шкивом, вид сверху; на фиг. 3 - устройство для смешивания веществ в положении, когда тяговый орган находится в соприкосновении с ведомым шкивом, вид сверху. In FIG. 1 schematically shows a general view of a device for mixing substances; in FIG. 2 - device for mixing substances in a position when the traction body is not in contact with the driven pulley, top view; in FIG. 3 - a device for mixing substances in a position when the traction body is in contact with the driven pulley, top view.

На схемах обозначены:
D₁ - диаметр ведущего шкива,
D₂ - диаметр ведомого шкива,
ω₁ - угловая скорость вращения ведущего шкива,
ω₂ - угловая скорость вращения ведомого шкива,
ε - коэффициент скольжения.The diagrams indicate:
D ₁ - the diameter of the drive pulley,
D ₂ - the diameter of the driven pulley,
ω ₁ - the angular velocity of rotation of the drive pulley,
ω ₂ - the angular speed of rotation of the driven pulley,
ε is the slip coefficient.

Способ смешивания веществ осуществляется следующим образом. Емкость резервуара заправляют сыпучими и жидкими компонентами, предназначенными для смешивания или растворения отдельных компонентов в жидкости. Включают привод мешалки и при помощи передачи с тяговым органом валу мешалки задают прерывисто-вращательное движение, мешалкой воздействуют на смешиваемые компоненты веществ периодически. При этом поддерживают нестационарный режим воздействия на вещества по угловой скорости вращения мешалки от нулевого значения до максимального значения
ω₂ _max= (1-ε)

, где ω ₂ _макc - максимальное значение угловой скорости вращения мешалки,
ω₁ - угловая скорость вращения ведущего шкива,
D₁ - диаметр ведущего шкива,
D₂ - диаметр ведомого шкива,
ε - коэффициент скольжения,
Тем самым придают колебательное движение массам компонентов веществ по горизонтали и по вертикали.The method of mixing substances is as follows. The tank capacity is filled with bulk and liquid components designed to mix or dissolve individual components in a liquid. The drive of the mixer is turned on and intermittent-rotational motion is set using the transmission with the traction body to the shaft of the mixer, the mixer acts periodically on the mixed components of substances. At the same time, an unsteady mode of action on substances is supported by the angular velocity of rotation of the mixer from zero to the maximum value
ω ₂ _max = (1-ε)

where ω ₂ _max - the maximum value of the angular velocity of rotation of the mixer,
ω ₁ - the angular velocity of rotation of the drive pulley,
D ₁ - the diameter of the drive pulley,
D ₂ - the diameter of the driven pulley,
ε is the slip coefficient,
Thus, they give an oscillatory motion to the masses of the components of the substances horizontally and vertically.

Устройство для смешивания веществ состоит из резервуара 1 с загрузочной горловиной 2 и сливным патрубком 3. В полости резервуара с возможностью вращения вал 4, на котором жестко закреплена мешалка 5 с рабочими органами, выполненными например в виде лопастей или в виде шнека. Вал 4 установлен на резервуаре 1 при помощи опор 6 и 7 и на внешнем конце имеет жестко закрепленный шкив 8 передачи с тяговым органом. Шкив 8 является ведомым и размещен между ветвями тягового органа 9, охватывающего ведущий шкив 10 и натяжной шкив 11. Натяжной шкив 11 выполнен в виде эллипса и имеет ось, которая поддерживается при помощи натяжного механизма, состоящего из ползушки 12 и пружины 13 в корпусе 14. Ведущий шкив 10 жестко закреплен на валу двигателя 15 или на валу отбора мощности транспортного средства. A device for mixing substances consists of a tank 1 with a loading neck 2 and a drain pipe 3. In the cavity of the tank, the shaft 4 can rotate on which the mixer 5 is rigidly fixed with working bodies made, for example, in the form of blades or in the form of a screw. The shaft 4 is mounted on the tank 1 using supports 6 and 7 and at the external end has a rigidly mounted transmission pulley 8 with a traction unit. The pulley 8 is driven and placed between the branches of the traction body 9, covering the driving pulley 10 and the tension pulley 11. The tension pulley 11 is made in the form of an ellipse and has an axis, which is supported by a tension mechanism consisting of a sprocket 12 and a spring 13 in the housing 14. The drive pulley 10 is rigidly fixed to the shaft of the engine 15 or to the power take-off shaft of the vehicle.

Резервуар может быть размещен на колесах 16. Сливной патрубок 3 оборудован вентилем 17. The tank can be placed on wheels 16. The drain pipe 3 is equipped with a valve 17.

На чертежах представлено устройство для смешивания веществ с вертикальным расположением вала 4 мешалки, хотя вал 4 можно располагать как горизонтально, так и под углом к горизонтали. Привод мешалки имеет свои особенности, обусловленные выполнением шкива 11 передачи с тяговым органом в виде эллипса, а именно, разностью величин большого и малого полуосей эллипса. При вращении шкива 11 ветви тягового органа 9 то расходятся, то сближаются друг с другом и угол между ветвями тягового органа периодически меняется (см. фиг. 2 и фиг. 2). Размеры передачи и ее звеньев должны быть подобраны таким образом, чтобы при максимальном значении угла между ветвями тягового органа ведомый шкив не входил в контакт с тяговым органом, а при минимальном значении угла - обязательно был в контакте с тяговым органом. А именно, угол вхождения в соприкосновения ведомого шкива с тяговым органом занимает промежуточное значение между максимальным и минимальными величинами угла расхождения ветвей. The drawings show a device for mixing substances with a vertical arrangement of the shaft 4 of the mixer, although the shaft 4 can be placed both horizontally and at an angle to the horizontal. The drive of the mixer has its own characteristics, due to the implementation of the transmission pulley 11 with the traction body in the form of an ellipse, namely, the difference between the values of the major and minor axes of the ellipse. When the pulley 11 rotates, the branches of the traction body 9 diverge, then approach each other and the angle between the branches of the traction body periodically changes (see Fig. 2 and Fig. 2). The dimensions of the gear and its links should be selected so that at the maximum value of the angle between the branches of the traction body, the driven pulley does not come into contact with the traction body, and with a minimum value of the angle it must be in contact with the traction body. Namely, the angle of entry into contact of the driven pulley with the traction body takes an intermediate value between the maximum and minimum values of the angle of divergence of the branches.

Устройство для смешивания веществ работает следующим образом. A device for mixing substances works as follows.

Емкость резервуара 1 через загрузочную горловину 2 заправляется компонентами смешиваемых или растворяемых веществ. Вентиль 17 при этом закрыт. При включении привода вращение от ведущего шкива 10 передается через тяговой орган 9 натяжному шкиву 11 и по мере вращения шкива 11 периодически меняется угол между ветвями тягового органа 9. При этом тяговый орган 9 периодически входит в контакт с ведомым шкивом 8 и выходит из контакта с последним. Так формируется периодически-прерывистое вращение шкива 8 и вала 4. Через вал 4 мешалка 5 получает прерывисто-вращательное движение с различной угловой скоростью и смешивает компоненты веществ. The capacity of the tank 1 through the filler neck 2 is charged with components of miscible or soluble substances. Valve 17 is closed. When the drive is turned on, rotation from the driving pulley 10 is transmitted through the traction member 9 to the tensioning pulley 11 and as the pulley 11 rotates, the angle between the branches of the traction member 9 periodically changes. The traction member 9 periodically comes into contact with the driven pulley 8 and leaves the contact with the latter . Thus, a periodically intermittent rotation of the pulley 8 and shaft 4 is formed. Through the shaft 4, the mixer 5 receives intermittent-rotational motion with different angular velocity and mixes the components of the substances.

Компоненты веществ при этом получают сложное движение, слагаемое из составляющих прерывистого движения по горизонтали и вертикали. The components of the substances in this case receive a complex movement, the sum of the components of the intermittent movement horizontally and vertically.

Предложенный способ смешивания веществ и устройство для его осуществления позволяют интенсифицировать процесс смешивания и растворения веществ за счет нестационарного воздействия на компоненты вещества и придания массам компонентов колебательного движения. Более полное и тщательное смешивание и растворение достигается, кроме того, за счет воздействия на осевшие и скопившиеся на дне компоненты нестационарным потоком жидкого компонента и поднятием осевших масс в вышестоящие области жидкой среды. Этим улучшается качество приготовляемой смеси. The proposed method of mixing substances and a device for its implementation can intensify the process of mixing and dissolution of substances due to unsteady effects on the components of the substance and giving the masses of the components of the oscillatory motion. A more complete and thorough mixing and dissolution is achieved, in addition, due to the impact on the settled and accumulated at the bottom of the components by an unsteady flow of the liquid component and the lifting of the settled mass in higher areas of the liquid medium. This improves the quality of the prepared mixture.

Процесс смешивания веществ и растворения можно ускорить на 10-15 процентов по техническому времени. The process of mixing substances and dissolving can be accelerated by 10-15 percent in technical time.

Кроме того, достигается социальный эффект, выражающийся в повышении производительности труда обслуживающего персонала за счет сокращения рабочего времени. In addition, a social effect is achieved, expressed in increasing the productivity of staff by reducing working time.

(56) Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. / Под. общ. ред. Листопада Г. Е. М. : Колос, 1976; стр. 121, 429-430, 543. (56) Agricultural and reclamation machinery. / Under. total ed. Listopada G. E. M.: Kolos, 1976; p. 121, 429-430, 543.

Сельскохозяйственная техника (Дополнение к каталогу издания ЦНИИТЭИ 1975). "Всесоюзное объединение "Союзсельхозтехника" СМ СССР, ЦНИИТЭИ, 1977, стр. 272-273. Agricultural machinery (Addition to the catalog of the publication TSNIITEI 1975). "All-Union Association" Soyuzselkhoztekhnika "CM of the USSR, TsNIITEI, 1977, pp. 272-273.

Claims

1. The method of mixing substances, including the placement of bulk and liquid components in the tank and mixing them with the working bodies of a rotating mixer, characterized in that, in order to intensify the process of mixing the components of the substances and dissolving them in each other, the components are exposed to the mixer periodically with a variable angular velocity and give the masses of the substances to be mixed oscillatory movement horizontally and vertically.

2. The method according to p. 1, characterized in that the angular velocity mode of the stirrer, which affects the components, support from zero to a maximum value

=

,
where ω _2max is the maximum value of the angular velocity of rotation of the mixer;
ω ₁ - the angular velocity of rotation of the drive pulley;
D ₁ - the diameter of the drive pulley;
D ₂ - the diameter of the driven pulley;
ε is the slip coefficient.

3. A device for mixing substances containing a tank with holes for loading and unloading substances, a mixer and a drive of the mixer, characterized in that the drive of the mixer is made in the form of a drive and tension elliptical pulleys covered by a traction body, and placed between the branches of the last driven shaft of the pulley mixer , periodically engaged with them depending on the position of the tension elliptical pulley.

4. The device according to p. 3, characterized in that the shaft of the mixer is placed vertically, and the drive is located in a horizontal plane on the tank body.